Het heelal is gevuld met energetische deeltjes, zoals röntgenstralen, gamma stralen, en neutrino's. Echter, de meeste oorsprong van de hoogenergetische kosmische deeltjes blijft onverklaard.

Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam heeft een scenario voorgesteld dat dit verklaart; zwarte gaten met een lage activiteit fungeren als grote fabrieken van hoogenergetische kosmische deeltjes.

Details van hun onderzoek werden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Gammastralen zijn hoogenergetische fotonen die vele ordes van grootte energieker zijn dan zichtbaar licht. Ruimtesatellieten hebben kosmische gammastraling gedetecteerd met energieën van megaelektron tot gigaelektronvolt.

Neutrino's zijn subatomaire deeltjes waarvan de massa bijna nul is. Ze hebben zelden interactie met gewone materie. Onderzoekers van het IceCube Neutrino Observatory hebben ook hoogenergetische kosmische neutrino's gemeten.

Zowel gammastralen als neutrino's zouden moeten worden gecreëerd door krachtige versnellers van kosmische straling of omringende omgevingen in het heelal. Echter, hun oorsprong is nog onbekend. Er wordt algemeen aangenomen dat actieve superzware zwarte gaten (zogenaamde actieve galactische kernen), vooral die met krachtige stralen, zijn de meest veelbelovende emitters van hoogenergetische gammastraling en neutrino's. Echter, recente studies hebben aangetoond dat ze de waargenomen gammastralen en neutrino's niet verklaren, wat suggereert dat andere bronklassen nodig zijn.

Het nieuwe model laat zien dat niet alleen actieve zwarte gaten, maar ook niet-actieve, "zachte" zijn belangrijk, als gammastraling- en neutrinofabrieken.

Alle sterrenstelsels zullen naar verwachting superzware zwarte gaten in hun centrum bevatten. Als materie in een zwart gat valt, er komt een enorme hoeveelheid zwaartekracht vrij. Dit proces verwarmt het gas, vorming van plasma op hoge temperatuur. De temperatuur kan oplopen tot tientallen miljarden graden Celsius voor laag-accreterende zwarte gaten vanwege inefficiënte koeling, en het plasma kan gammastralen genereren in het megaelektronvoltbereik.

Zulke zachte zwarte gaten zijn zwak als individuele objecten, maar ze zijn talrijk in het heelal. Het onderzoeksteam ontdekte dat de resulterende gammastralen van superzware zwarte gaten met een lage accretie aanzienlijk kunnen bijdragen aan de waargenomen gammastralen in het mega-elektronvoltbereik.

In het plasma, protonen kunnen worden versneld tot energieën van ongeveer 10, 000 keer hoger dan die bereikt door de Large Hadron Collider - de grootste door mensen gemaakte deeltjesversneller. De versnelde protonen produceren hoogenergetische neutrino's door interactie met materie en straling, die het hogere-energetische deel van de kosmische neutrinogegevens kunnen verklaren. Dit beeld kan worden toegepast op actieve zwarte gaten, zoals eerder onderzoek heeft aangetoond. De superzware zwarte gaten met zowel actieve als niet-actieve galactische kernen kunnen een groot deel van de waargenomen IceCube-neutrino's in een breed energiebereik verklaren.

Toekomstige observatieprogramma's met meerdere berichten zijn cruciaal om de oorsprong van kosmische hoogenergetische deeltjes te identificeren. Het voorgestelde scenario voorspelt tegenhangers van gammastraling in het megaelektronvoltbereik van de neutrinobronnen. De meeste van de bestaande gammastralingsdetectoren zijn niet afgestemd om ze te detecteren; maar toekomstige gammastralingsexperimenten, samen met neutrino-experimenten van de volgende generatie, in staat zal zijn om de multi-messenger signalen te detecteren.